线程缓存和Java内存模型

Question

我正在尝试理解Java内存模型和线程。据我所知，每个线程都有一个“主”内存的本地副本。因此，如果一个线程试图更改某个对象的int变量，它会缓存int变量，如果它更改了该变量，其他线程可能看不到更改。

但是如果线程缓存的是某个对象而不是int呢？在这种情况下，哪些线程会缓存它？如果线程缓存了对对象的引用，那么对该对象状态的任何更改对其他线程都是不可见的吗？为什么？

Answer 1

CPU有不同级别的缓存L1、L2、L3。每个CPU (以及/may CPU Core)都有自己的缓存。此高速缓存存储最小的主内存(RAM)集以提高性能。

  _______________    ______________  
 |     CPU 1     |  |     CPU 2    |  
 |   _________   |  |   _________  |  
 |  | Level 1 |  |  |  | Level 1 | |  
 |  |   Cache |  |  |  |  Cache  | |  
 |  |         |  |  |  |         | |
 |  |_________|  |  |  |_________| |  
 |_______________|  |______________|
           | |              | |
           | |              | |
          _|_|______________|_|__
         |                       |
         |      MAIN MEMORY      | 
         |_______________________|


  Time     Command                 CPU 1 (Cache)      CPU 2 (Cache)        Main Memory     
-------  ----------              ----------------    --------------       -------------
  1          ---                       ---                ---                x = 10
  2       Read x  (on cpu1)           x = 10              ---                x = 10
  3       Write x <--20 (on cpu1)     x = 20              ---                x = 10       
  4       Read  x (on cpu2)           x = 20              x = 10             x = 10
  5       put cache to Main mem       x = 20              x = 10             x = 20

例如，在执行顺序上，x值在CPU2上是错误的。X值已被CPU1更改。如果x变量被定义为易失性，则所有写操作立即反映到主存储器。

Answer 2

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由于许多原因，下面的答案是错误的。请不要使用任何其他目的，而不是有一个爆炸。现代CPU上的缓存始终是一致的。

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线程没有内存的本地副本。线程读/写的存储器的一部分可以来自高速缓存，而不是主存储器。缓存不需要彼此同步，也不需要与主内存同步。所以这就是你可以观察到的不一致之处。

，因此，如果一个线程试图更改一个int变量，例如某个对象，它会缓存该int变量，而如果它更改了该变量，其他线程可能看不到更改。

这是正确的。Java内存模型在先于规则发生中定义，例如，在字段x的易失性写入和字段x的易失性读取之间存在先于发生的规则。因此，当写入完成时，后续读取将看到写入的值。

如果没有这样的先行关系，所有的赌注都会失效(另外，当没有先行规则时，指令重新排序可能会使情况变得复杂)。

如果线程缓存了对对象的引用，对对象状态的任何更改对其他线程也是不可见的吗？为什么？

它可能是可见的..。它也可能是不可见的。如果没有先于规则发生，所有的赌注都是。原因是，否则许多优化，如硬件技巧，以加快速度，或编译器技巧将是不允许的。当然，总是保持内存与缓存同步会降低性能。

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Answer 3

CPU有多个缓存。正是这些硬件缓存可能具有不一致的数据副本。它们可能不一致的原因是，保持所有内容的一致性会使您的代码减慢10倍，并破坏您从拥有多个线程中获得的任何好处。要获得良好的性能，您需要有选择地保持一致。Java内存模型描述了何时确保数据的一致性，但在最简单的情况下，它不会。

注意:这不仅仅是CPU的问题。不需要在线程之间保持一致的字段可以在代码中内联。这可能意味着，如果一个线程更改了该值，另一个线程可能永远不会看到这个更改，因为它已经被写入代码中。